CN113682488B - 一种海上集群无人机收发***及无人机回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上集群无人机收发***及无人机回收方法，涉及集群无人机海域移动平台发射与回收技术领域。可实现海上集群无人机自动发射、回收、运输、检测、维修与补给的自动控制一体化的目的。回收臂包括固定滑轨、垂向运动支架、固定台、俯仰偏航运动支架、滚转运动支架以及与锁止滑块；垂向运动支架在升降驱动机构的带动下做直线升降运动；固定台在俯仰调节机构的带动下上下翻转；俯仰偏航运动支架在偏转驱动机构的带动下往复摆动；滚转运动支架在滚转驱动机构的带动下往复旋转；锁止滑块和滚转运动支架之间设有缓冲机构。能够实时跟踪无人机的进舰姿态，并调整自身姿态，使之能够与无人机相匹配，成功完成无人机的捕捉回收。
Description
技术领域
本发明涉及集群无人机海域移动平台发射与回收技术领域，具体涉及一种大集群作战体系快速展开与持续制空海域移动平台中无人机的发射与回收***设计、控制方法及应用。
背景技术
未来海域作战中的持续海域控制的需求和集群无人作战体系的发展，需要超大量的无人机作为作战节点，分布在作战海域，并完成对该海域的立体空间长期、持续不断的军事控制。
然而，传统海上集群无人机的工作方式普遍存在着程序繁琐、人工参与度高、频次及自动化效率低等问题。
发明内容
本发明针对以上问题，提出了一种海上集群无人机收发***及无人机回收方法，可实现海上集群无人机自动发射、回收、运输、检测、维修与补给的自动控制一体化的目的。
本发明的技术方案为：所述收发***包括用于回收无人机的回收臂，所述回收臂101包括固定滑轨1011、垂向运动支架1014、固定台10116、俯仰偏航运动支架10110、滚转运动支架10114以及与无人机腹部的机腹特征1061适配的锁止滑块10112；
所述垂向运动支架1014可升降的连接在固定滑轨1011上，并在升降驱动机构的带动下做直线升降运动；
所述固定台10116通过俯仰运动转轴10115铰接在垂向运动支架1014上，并在俯仰调节机构的带动下上下翻转；
所述俯仰偏航运动支架10110通过偏航运动转轴与所述固定台10116铰接，并在偏转驱动机构的带动下往复摆动；
所述俯仰偏航运动支架10110上固定连接有滚转运动转轴10119，所述滚转运动支架10114可旋转的连接在所述滚转运动转轴10119上，并在滚转驱动机构的带动下往复旋转；
所述滚转运动支架10114上开设有回收滑轨10113，所述锁止滑块10112滑动连接在所述回收滑轨10113中，并且锁止滑块10112和滚转运动支架10114之间设有缓冲机构。
所述固定滑轨1011竖直设置，所述俯仰运动转轴10115水平设置，所述偏航运动转轴与俯仰运动转轴10115垂直；所述滚转运动转轴10119固定连接在俯仰偏航运动支架10110的一端，并与俯仰偏航运动支架10110垂直；所述回收滑轨10113平行于滚转运动支架10114的长度方向设置。
所述升降驱动机构包括垂向运动电机1012、滚珠丝杠1013、垂向运动支架固定板1015以及垂向滑轨1016，所述垂向运动电机1012固定连接在固定滑轨1011中，所述滚珠丝杠1013竖直设置，并且与垂向运动电机1012的输出轴固定相连；
所述垂向滑轨1016竖直设置，并且固定连接在固定滑轨1011中，所述垂向运动支架固定板1015固定连接在垂向运动支架1014上，并且滑动连接在所述垂向滑轨1016上，所述垂向运动支架固定板1015上还固定连接有套接所述滚珠丝杠1013的丝母，所述丝母与滚珠丝杠1013螺纹连接。
所述俯仰调节机构包括俯仰运动作动缸1019，所述俯仰运动作动缸1019的一端铰接在垂向运动支架1014上，并且另一端铰接在固定台10116上。
所述偏转驱动机构包括偏航运动电机1017及皮带轮1018，所述偏航运动电机1017固定连接在固定台10116上，所述皮带轮1018的中心固定连接在偏航运动转轴上，并且偏航运动电机1017和皮带轮1018之间通过皮带保持联动。
所述滚转驱动机构包括滚转作动缸10111，所述滚转作动缸10111的轴心与滚转运动转轴10119的轴心保持垂直，所述滚转作动缸10111的一端与滚转运动转轴10119铰接，并且另一端与滚转运动支架10114铰接。
所述缓冲机构包括缓冲吸能器10118，所述缓冲吸能器10118平行于回收滑轨10113设置，并且固定连接在滚转运动支架10114上，所述缓冲吸能器的活塞杆10117与锁止滑块10112固定相连。
按以下方法进行无人机的回收：回收臂101在收到中央控制***的执行指令后，垂向运动电机1012转动带动滚珠丝杠1013转动，随之驱动连接在滚珠丝杠上的垂向运动支架固定板1015沿着垂向滑轨1016在垂直方向进行移动，跟踪无人机的相对高度；
偏航运动电机1017转动带动皮带轮1018转动，从而带动俯仰偏航运动支架10110进行偏转运动，同时，俯仰运动作动缸1019作动，推动固定台10116，使其绕俯仰运动转轴10115转动，从而带动俯仰偏航运动支架10110在垂向进行转动，用以跟踪无人机的偏航角度以及俯仰角度；
滚转作动缸10111抵靠滚转运动转轴10119，带动滚转运动支架10114进行转动，从而跟踪无人机的滚转姿态；
回收臂在进行回收过程中按照上述控制方法实时捕捉无人机着舰姿态，直至无人机的机腹特征1061与锁止滑块10112啮合，锁止滑块10112带动缓冲吸能器的活塞杆10117运动，从而将无人机着舰的动能吸收直至停止；
随后中央控制***控制回收臂将无人机运送至回收区5入口处，在缓冲吸能器10118的反向作用下将无人机推送至回收区5入口处的承接台8上，承接台8在传动电机9的带动下旋转180°，使无人机的机头向内，并使得无人机的机腹特征1061与移动轨道10上的移动梭7啮合，至此完成无人机的回收，并进行下一架无人机回收作业。
所述收发***包括甲板102、机库以及控制***；
所述甲板102上设有发射区、回收区5、起降区4、发射升降梯3以及回收升降梯6；所述回收升降梯6设于回收区5和机库之间，所述发射升降梯3设于发射区和机库之间；所述发射区中设有弹射滑轨1以及连接在弹射滑轨上的弹射脱羧2；
所述机库包括处于机库第二层104的检测维修补给区以及位于机库第一层105的停机库，所述检测维修补给区中设有多个检测维修补给台1041；
控制***控制无人机回收臂将回收到的无人机传送至回收区5，并控制移动梭7带动无人机在回收区5内移动到回收升降梯6中，后运送至机库第二层104的检测维修补给区；
控制***控制检测维修补给区的检测维修补给台1041对无人机进行检测、维修以及补给；对能够继续执行飞行任务的无人机，控制***将其运送至机库第一层105进行储备准备执行后续飞行任务；
控制***还用于控制机库第一层105中的无人机进行发射作业，先控制无人机运送至发射升降梯3中，再将其运送至甲板中的发射区，随后无人机移动至甲板发射区的弹射滑轨1上，并与弹射滑轨1上的弹射脱羧2啮合，进行无人机的连续弹射作业。
所述控制***包括指令计算***、着舰引导***、雷达***和中央控制***；
中央控制***对正在执行飞行任务的无人机下达返航指令，无人机通过雷达***对舰船进行定位跟踪，并测出无人机与舰船的实际相对位置信息以及相对速度信息，控制***中的指令计算***根据舰船在海上的运动情况，对舰船甲板运动进行补偿，将舰船和无人机的相对位置的误差信号经过指令计算***计算后经由无线电数据链发给无人机，在着舰引导***的作用下，无人机能够跟踪舰船进行返航；在进行返航过程中，无人机的飞行姿态实时变动，通过无线电数据链传到控制***中，中央控制***根据无人机的飞行姿态实时调整回收臂的回收姿态，直至完成无人机的回收。
本发明具有的有益效果包括：
一、无人机回收臂能够实时跟踪无人机的进舰姿态，并调整自身姿态，使之能够与无人机相匹配，成功完成无人机的捕捉回收；
二、无人机回收臂上设置回收缓冲吸能装置，在成功捕捉无人机后，能够有效吸收无人机的动能，使之停止，同时双向控制可以将无人机推送至无人机回收区；
三、控制***控制无人机和无人机回收臂的运行，实现无人机的自动发射和捕捉回收；
四、控制***控制海域发射回收平台，将无人机运送至平台内，并对无人机进行检测、维修和补给，对无人机进行储备和再发射，实现了无人机发射、回收、检测、维修、补给、再发射的自动化控制，降低了人力成本，提高了无人机作业效率，实现了海域制空持续性。
附图说明
图1是本案中收发***的结构示意图；
图2是本案中收发***的内部结构示意图；
图3是本案中回收臂的结构示意图；
图4是本案中回收臂的工作状态参考图；
图中101是回收臂；102是甲板；103是控制***，104是机库第二层，1041是检测维修补给台，105是机库第一层；106是无人机；1061是机腹特征；
1是发射轨道；2是弹射脱羧；3是发射升降梯，4是起降区，5是回收区；6是回收升降梯；7是移动梭；8是承接台；9是传动电机；10是移动轨道；
1011是固定滑轨；1012是垂向运动电机；1013是滚珠丝杠，1014是垂向运动支架；1015是垂向运动支架固定板；是1016垂向滑轨；1017是偏航运动电机；1018是皮带轮；1019是俯仰运动作动缸；10110是俯仰偏航运动支架；10111是滚转作动缸，10112是锁止滑块；10113是回收滑轨；10114是滚转运动支架；10115是俯仰运动转轴；10116是固定台；10117是缓冲吸能器的活塞杆；10118是缓冲吸能器；10119是滚转运动转轴。
具体实施方式
为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。
无人机收发***如附图1、2所示，所述收发***包括用于回收无人机的回收臂，无人机回收臂结构图如图3、4所示。
所述回收臂101包括固定滑轨1011、垂向运动支架1014、固定台10116、俯仰偏航运动支架10110、滚转运动支架10114以及与无人机腹部的机腹特征1061适配的锁止滑块10112；
所述垂向运动支架1014可升降的连接在固定滑轨1011上，并在升降驱动机构的带动下做直线升降运动；
所述固定台10116通过俯仰运动转轴10115铰接在垂向运动支架1014上，并在俯仰调节机构的带动下上下翻转；
所述俯仰偏航运动支架10110通过偏航运动转轴与所述固定台10116铰接，并在偏转驱动机构的带动下往复摆动；
所述俯仰偏航运动支架10110上固定连接有滚转运动转轴10119，所述滚转运动支架10114可旋转的连接在所述滚转运动转轴10119上，并在滚转驱动机构的带动下往复旋转；
所述滚转运动支架10114上开设有回收滑轨10113，所述锁止滑块10112滑动连接在所述回收滑轨10113中，并且锁止滑块10112和滚转运动支架10114之间设有缓冲机构。这样，在回收无人机的过程中，通过升降驱动机构即可带动垂向运动支架1014、固定台10116、俯仰偏航运动支架10110、滚转运动支架10114以及锁止滑块10112整体进行升降运动，从而跟踪无人机的相对高度；
通过俯仰调节机构可带动固定台10116、俯仰偏航运动支架10110、滚转运动支架10114以及锁止滑块10112整体进行下上下翻转，从而跟踪无人机的俯仰角度；
通过偏转驱动机构可带动俯仰偏航运动支架10110、滚转运动支架10114以及锁止滑块10112整体进行往复摆动，从而跟踪无人机的偏航角度；
通过滚转驱动机构可带动滚转运动支架10114以及锁止滑块10112整体进行往复旋转，从而跟踪无人机的滚转姿态；
通过直线驱动机构可带动锁止滑块10112做直线往复运动，从而将无人机着舰的动能吸收直至停止。
所述固定滑轨1011竖直设置，所述俯仰运动转轴10115水平设置，所述偏航运动转轴与俯仰运动转轴10115垂直；所述滚转运动转轴10119固定连接在俯仰偏航运动支架10110的一端，并与俯仰偏航运动支架10110垂直；所述回收滑轨10113平行于滚转运动支架10114的长度方向设置。从而确保回收臂能够正确的跟踪无人机的相对高度、俯仰角度、偏航角度及滚转姿态。
升降驱动机构为直线驱动动力源，具有多种结构形式，下面以其中一种做代表性阐述：所述升降驱动机构包括垂向运动电机1012、滚珠丝杠1013、垂向运动支架固定板1015以及垂向滑轨1016，所述垂向运动电机1012固定连接在固定滑轨1011中，所述滚珠丝杠1013竖直设置，并且与垂向运动电机1012的输出轴固定相连；
所述垂向滑轨1016竖直设置，并且固定连接在固定滑轨1011中，所述垂向运动支架固定板1015固定连接在垂向运动支架1014上，并且滑动连接在所述垂向滑轨1016上，所述垂向运动支架固定板1015上还固定连接有套接所述滚珠丝杠1013的丝母，所述丝母与滚珠丝杠1013螺纹连接。这样，垂向运动电机1012开启后将带动滚珠丝杠1013旋转，从而在螺纹的影响下带动丝母、垂向运动支架固定板1015以及垂向运动支架1014往复升降。
俯仰调节机构为旋转驱动动力源，具有多种结构形式，下面以其中一种做代表性阐述：所述俯仰调节机构包括俯仰运动作动缸1019，所述俯仰运动作动缸1019的一端铰接在垂向运动支架1014上，并且另一端铰接在固定台10116上。同时，俯仰运动作动缸1019两端的铰接点也都不与俯仰运动转轴10115的轴心重合，这样，当俯仰运动作动缸1019进行伸缩运动的时候，将带动固定台10116绕俯仰运动转轴10115的轴心上下翻转。
偏转驱动机构为旋转驱动动力源，具有多种结构形式，下面以其中一种做代表性阐述：所述偏转驱动机构包括偏航运动电机1017及皮带轮1018，所述偏航运动电机1017固定连接在固定台10116上，所述皮带轮1018的中心固定连接在偏航运动转轴上，并且偏航运动电机1017和皮带轮1018之间通过皮带保持联动。这样，偏航运动电机1017开启后，将经过皮带及皮带轮的传动，直接带动俯仰偏航运动支架10110往复摆动。
滚转机构为旋转驱动动力源，具有多种结构形式，下面以其中一种做代表性阐述：所述滚转驱动机构包括滚转作动缸10111，所述滚转作动缸10111的轴心与滚转运动转轴10119的轴心保持垂直，所述滚转作动缸10111的一端与滚转运动转轴10119铰接，并且另一端与滚转运动支架10114铰接。这样，当滚转作动缸10111进行伸缩运动的时候，将带动滚转运动支架10114绕滚转运动转轴10119的轴心往复旋转。
缓冲机构为缓冲及能量释放机构，具有多种结构形式，下面以其中一种做代表性阐述：所述缓冲机构包括缓冲吸能器10118，所述缓冲吸能器10118平行于回收滑轨10113设置，并且固定连接在滚转运动支架10114上，所述缓冲吸能器的活塞杆10117与锁止滑块10112固定相连。这样，接收无人机时，无人机腹部与锁止滑块10112接触后，将借助缓冲吸能器10118的回缩将无人机着舰的动能吸收直至停止。
按以下方法进行无人机的回收：无人机在进行返航过程中姿态会持续变化，回收臂101在收到中央控制***的执行指令后，垂向运动电机1012转动带动滚珠丝杠1013转动，随之驱动连接在滚珠丝杠上的垂向运动支架固定板1015沿着垂向滑轨1016在垂直方向进行移动，跟踪无人机的相对高度；
偏航运动电机1017转动带动皮带轮1018转动，从而带动俯仰偏航运动支架10110进行偏转运动，同时，俯仰运动作动缸1019作动，推动固定台10116，使其绕俯仰运动转轴10115转动，从而带动俯仰偏航运动支架10110在垂向进行转动，用以跟踪无人机的偏航角度以及俯仰角度；
滚转作动缸10111抵靠滚转运动转轴10119，带动滚转运动支架10114进行转动，从而跟踪无人机的滚转姿态；
回收臂在进行回收过程中按照上述控制方法实时捕捉无人机着舰姿态，直至无人机的机腹特征1061与锁止滑块10112啮合，锁止滑块10112带动缓冲吸能器的活塞杆10117运动，从而将无人机着舰的动能吸收直至停止；
随后中央控制***控制回收臂将无人机运送至回收区5入口处，在缓冲吸能器10118的反向作用下将无人机推送至回收区5入口处的承接台8上，承接台8在传动电机9的带动下旋转180°，使无人机的机头向内，并使得无人机的机腹特征1061与移动轨道10上的移动梭7啮合，至此完成无人机的回收，并进行下一架无人机回收作业。其中，机腹特征1061为开设在无人机腹部的卡槽。另外，如图1所示，承接台8可旋转的设置在回收区5入口，并且承接台8可在传动电机9的带动下往复旋转；这样，当缓冲吸能器10118的反向作用力将无人机推送至承接台8之后，将在承接台8上临时存放，此后开传动电机9带动承接台8旋转180°，使得无人机的机头向内，并且无人机转动后可使得移动轨道上与机腹特征1061适配的移动梭7卡入机腹特征1061中。
所述收发***包括甲板102、机库以及控制***；
所述甲板102上设有发射区、回收区5、起降区4、发射升降梯3以及回收升降梯6；所述回收升降梯6设于回收区5和机库之间，所述发射升降梯3设于发射区和机库之间；所述发射区中设有弹射滑轨1以及连接在弹射滑轨上的弹射脱羧2；
所述机库包括处于机库第二层104的检测维修补给区以及位于机库第一层105的停机库，所述检测维修补给区中设有多个检测维修补给台1041；
控制***控制无人机回收臂将回收到的无人机传送至回收区5，并控制移动梭7带动无人机在回收区5内移动到回收升降梯6中，后运送至机库第二层104的检测维修补给区；
控制***控制检测维修补给区的检测维修补给台1041对无人机进行检测、维修以及补给；对能够继续执行飞行任务的无人机，控制***将其运送至机库第一层105进行储备准备执行后续飞行任务；
控制***还用于控制机库第一层105中的无人机进行发射作业，先控制无人机运送至发射升降梯3中，再将其运送至甲板中的发射区，随后无人机移动至甲板发射区的弹射滑轨1上，并与弹射滑轨1上的弹射脱羧2啮合，进行无人机的连续弹射作业。
所述控制***包括指令计算***、着舰引导***、雷达***和中央控制***；
中央控制***对正在执行飞行任务的无人机下达返航指令，无人机通过雷达***对舰船进行定位跟踪，并测出无人机与舰船的实际相对位置信息以及相对速度信息，控制***中的指令计算***根据舰船在海上的运动情况，对舰船甲板运动进行补偿，将舰船和无人机的相对位置的误差信号经过指令计算***计算后经由无线电数据链发给无人机，在着舰引导***的作用下，无人机能够跟踪舰船进行返航；在进行返航过程中，无人机的飞行姿态实时变动，通过无线电数据链传到控制***中，中央控制***根据无人机的飞行姿态实时调整回收臂的回收姿态，直至完成无人机的回收。
本案工作原理是：
（a）待发射无人机106储备在机库中的第一层105，中央控制***控制无人机有序运行到发射区升降梯3内，由升降梯3将无人机依次运送到甲板102的发射区，无人机运动到发射区的弹射轨道上，并与弹射脱羧2啮合，最后弹射脱羧带动无人机在弹射轨道内加速滑行至起飞速度，无人机起飞升空，在中央控制***的控制下开始执行飞行任务。
（b）需要返航进行补给或维修的无人机收到中央控制***下达的返航指令后，无人机通过雷达***对舰船进行定位跟踪，并测出无人机与舰船的实际相对位置信息以及相对速度信息，控制***中的指令计算***根据舰船在海上的运动情况，对舰船甲板运动进行补偿，将舰船和无人机的相对位置的误差信号经过指令计算***计算后经由无线电数据链发送给无人机，在着舰引导***的作用下，无人机能够跟踪舰船进行返航。
（c）在进行返航过程中，无人机的飞行姿态实时变动，通过无线电数据链传送到控制***中，中央控制***根据无人机的飞行姿态实时调整回收臂的回收姿态，具体为：回收臂在收到中央控制***的执行指令后，回收臂101在收到中央控制***的执行指令后，垂向运动电机1012转动带动滚珠丝杠1013转动，随之驱动连接在滚珠丝杠上的垂向运动支架固定板1015沿着垂向滑轨1016在垂直方向进行移动，跟踪无人机的相对高度；
偏航运动电机1017转动带动皮带轮1018转动，从而带动俯仰偏航运动支架10110进行偏转运动，同时，俯仰运动作动缸1019作动，推动固定台10116，使其绕俯仰运动转轴10115转动，从而带动俯仰偏航运动支架10110在垂向进行转动，用以跟踪无人机的偏航角度以及俯仰角度；
滚转作动缸10111抵靠滚转运动转轴10119，带动滚转运动支架10114进行转动，从而跟踪无人机的滚转姿态；
回收臂在进行回收过程中按照上述控制方法实时捕捉无人机着舰姿态，直至无人机的机腹特征1061与锁止滑块10112啮合，锁止滑块10112带动缓冲吸能器的活塞杆10117运动，从而将无人机着舰的动能吸收直至停止；
随后中央控制***控制回收臂将无人机运送至回收区5入口处，在缓冲吸能器10118的反向作用下将无人机推送至回收区5入口处的承接台8上，承接台8在传动电机9的带动下旋转180°，使无人机的机头向内，并使得无人机的机腹特征1061与移动轨道10上的移动梭7啮合，至此完成无人机的回收，并进行下一架无人机回收作业。
（d）被回收臂放置在回收区的无人机，在中央控制***的控制下，移动到回收升降梯6处，并被运送到机库的第二层104的检测维修补给区，在移动过程中，分别对无人机进行检测、维修以及补给，对能够继续执行飞行任务的无人机，控制***将其运动至机库中的第一层105进行储备，准备执行后续飞行任务。
上述大集群作战体系快速展开与持续质控海域移动平台发射与回收***可应用于海域边防中，解决了传统海军对于海上空域控制不连续，危险性高，人力成本过高的问题，提高了海域集群无人机的工作效率，实现了海上集群无人机工作自动化作业流程。
本发明提供的大集群作战体系快速展开与持续质控海域移动平台发射与回收***，通过控制无人机回收臂和舰船***，实现了对海域舰船上的无人机的起飞和回收过程的自动化控制，并实现了无人机的发射、回收、检测、补给、维修和无人机飞行作业的一体化自动控制，形成了一套闭环运行***，完全实现无人机的发射回收、执行任务，质检与补给的自动化作业，实现了自动化作业流程，提高了控制无人机发射、回收、检测、补给、维修和完成飞行作业的工作效率。对于未来我国海军掌控海域持续制空全有着重要意义。
本发明具体实施途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种海上集群无人机收发***，其特征在于，所述收发***包括甲板（102）、机库以及控制***；
所述甲板（102）上设有发射区、回收区（5）、起降区（4）、发射升降梯（3）以及回收升降梯（6）；所述回收升降梯（6）设于回收区（5）和机库之间，所述发射升降梯（3）设于发射区和机库之间；所述发射区中设有弹射滑轨（1）以及连接在弹射滑轨上的弹射脱羧（2）；
所述机库包括处于机库第二层（104）的检测维修补给区以及位于机库第一层（105）的停机库，所述检测维修补给区中设有多个检测维修补给台（1041）；
控制***控制无人机回收臂将回收到的无人机传送至回收区（5），并控制移动梭（7）带动无人机在回收区（5）内移动到回收升降梯（6）中，后运送至机库第二层（104）的检测维修补给区；
控制***控制检测维修补给区的检测维修补给台（1041）对无人机进行检测、维修以及补给；对能够继续执行飞行任务的无人机，控制***将其运送至机库第一层（105）进行储备准备执行后续飞行任务；
控制***还用于控制机库第一层（105）中的无人机进行发射作业，先控制无人机运送至发射升降梯（3）中，再将其运送至甲板中的发射区，随后无人机移动至甲板发射区的弹射滑轨（1）上，并与弹射滑轨（1）上的弹射脱羧（2）啮合，进行无人机的连续弹射作业；
所述收发***包括用于回收无人机的回收臂，所述回收臂（101）包括固定滑轨（1011）、垂向运动支架（1014）、固定台（10116）、俯仰偏航运动支架（10110）、滚转运动支架（10114）以及与无人机腹部的机腹特征（1061）适配的锁止滑块（10112）；
所述垂向运动支架（1014）可升降的连接在固定滑轨（1011）上，并在升降驱动机构的带动下做直线升降运动；
所述固定台（10116）通过俯仰运动转轴（10115）铰接在垂向运动支架（1014）上，并在俯仰调节机构的带动下上下翻转；
所述俯仰偏航运动支架（10110）通过偏航运动转轴与所述固定台（10116）铰接，并在偏转驱动机构的带动下往复摆动；
所述俯仰偏航运动支架（10110）上固定连接有滚转运动转轴（10119），所述滚转运动支架（10114）可旋转的连接在所述滚转运动转轴（10119）上，并在滚转驱动机构的带动下往复旋转；
所述滚转运动支架（10114）上开设有回收滑轨（10113），所述锁止滑块（10112）滑动连接在所述回收滑轨（10113）中，并且锁止滑块（10112）和滚转运动支架（10114）之间设有缓冲机构。
2.根据权利要求1所述的一种海上集群无人机收发***，其特征在于，所述固定滑轨（1011）竖直设置，所述俯仰运动转轴（10115）水平设置，所述偏航运动转轴与俯仰运动转轴（10115）垂直；所述滚转运动转轴（10119）固定连接在俯仰偏航运动支架（10110）的一端，并与俯仰偏航运动支架（10110）垂直；所述回收滑轨（10113）平行于滚转运动支架（10114）的长度方向设置。
3.根据权利要求1所述的一种海上集群无人机收发***，其特征在于，所述升降驱动机构包括垂向运动电机（1012）、滚珠丝杠（1013）、垂向运动支架固定板（1015）以及垂向滑轨（1016），所述垂向运动电机（1012）固定连接在固定滑轨（1011）中，所述滚珠丝杠（1013）竖直设置，并且与垂向运动电机（1012）的输出轴固定相连；
所述垂向滑轨（1016）竖直设置，并且固定连接在固定滑轨（1011）中，所述垂向运动支架固定板（1015）固定连接在垂向运动支架（1014）上，并且滑动连接在所述垂向滑轨（1016）上，所述垂向运动支架固定板（1015）上还固定连接有套接所述滚珠丝杠（1013）的丝母，所述丝母与滚珠丝杠（1013）螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种海上集群无人机收发***，其特征在于，所述俯仰调节机构包括俯仰运动作动缸（1019），所述俯仰运动作动缸（1019）的一端铰接在垂向运动支架（1014）上，并且另一端铰接在固定台（10116）上。
5.根据权利要求1所述的一种海上集群无人机收发***，其特征在于，所述偏转驱动机构包括偏航运动电机（1017）及皮带轮（1018），所述偏航运动电机（1017）固定连接在固定台（10116）上，所述皮带轮（1018）的中心固定连接在偏航运动转轴上，并且偏航运动电机（1017）和皮带轮（1018）之间通过皮带保持联动。
6.根据权利要求1所述的一种海上集群无人机收发***，其特征在于，所述滚转驱动机构包括滚转作动缸（10111），所述滚转作动缸（10111）的轴心与滚转运动转轴（10119）的轴心保持垂直，所述滚转作动缸（10111）的一端与滚转运动转轴（10119）铰接，并且另一端与滚转运动支架（10114）铰接。
7.根据权利要求1所述的一种海上集群无人机收发***，其特征在于，所述缓冲机构包括缓冲吸能器（10118），所述缓冲吸能器（10118）平行于回收滑轨（10113）设置，并且固定连接在滚转运动支架（10114）上，所述缓冲吸能器的活塞杆（10117）与锁止滑块（10112）固定相连。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种海上集群无人机收发***，其特征在于，所述控制***包括指令计算***、着舰引导***、雷达***和中央控制***；
中央控制***对正在执行飞行任务的无人机下达返航指令，无人机通过雷达***对舰船进行定位跟踪，并测出无人机与舰船的实际相对位置信息以及相对速度信息，控制***中的指令计算***根据舰船在海上的运动情况，对舰船甲板运动进行补偿，将舰船和无人机的相对位置的误差信号经过指令计算***计算后经由无线电数据链发给无人机，在着舰引导***的作用下，无人机能够跟踪舰船进行返航；在进行返航过程中，无人机的飞行姿态实时变动，通过无线电数据链传到控制***中，中央控制***根据无人机的飞行姿态实时调整回收臂的回收姿态，直至完成无人机的回收。
9.一种基于权利要求1-7任一所述的海上集群无人机收发***的无人机的回收方法，其特征在于，按以下方法进行无人机的回收：回收臂（101）在收到中央控制***的执行指令后，垂向运动电机（1012）转动带动滚珠丝杠（1013）转动，随之驱动连接在滚珠丝杠上的垂向运动支架固定板（1015）沿着垂向滑轨（1016）在垂直方向进行移动，跟踪无人机的相对高度；
偏航运动电机（1017）转动带动皮带轮（1018）转动，从而带动俯仰偏航运动支架（10110）进行偏转运动，同时，俯仰运动作动缸（1019）作动，推动固定台（10116），使其绕俯仰运动转轴（10115）转动，从而带动俯仰偏航运动支架（10110）在垂向进行转动，用以跟踪无人机的偏航角度以及俯仰角度；
滚转作动缸（10111）抵靠滚转运动转轴（10119），带动滚转运动支架（10114）进行转动，从而跟踪无人机的滚转姿态；
回收臂在进行回收过程中实时捕捉无人机着舰姿态，直至无人机的机腹特征（1061）与锁止滑块（10112）啮合，锁止滑块（10112）带动缓冲吸能器的活塞杆（10117）运动，从而将无人机着舰的动能吸收直至停止；
随后中央控制***控制回收臂将无人机运送至回收区（5）入口处，在缓冲吸能器（10118）的反向作用下将无人机推送至回收区（5）入口处的承接台（8）上，承接台（8）在传动电机（9）的带动下旋转180°，使无人机的机头向内，并使得无人机的机腹特征（1061）与移动轨道（10）上的移动梭（7）啮合，至此完成无人机的回收，并进行下一架无人机回收作业。
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| CN106892129A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-06-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种小型固定翼无人机回收*** |
| CN107226215A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-10-03 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 无人机旋转式横杆拦阻回收***及回收方法 |
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